第五章 矿井生产系统工况参数检测

风门状态信息。 可与各种矿井监测监控系统配套使用，其无 源开关触点信号可直接提供给矿井监控系统 采集、处理。
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一、工作原理 KGE12系列风门开关传感器是一种磁性驱动的 接近开关，它将触发磁钢装在风门上，而把 开关组件安装在对应的门框上。 当风门打开时，触发磁钢远离开关组件，开 关组件中的干簧管断开，输出断开信号给监 测系统分站，在地面中心站主机显示风门 “开”状态。
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当链轮转动时，两个接近开关就按运行方向 顺序输出脉冲。根据两路输出脉冲的相位关 系可以鉴别采煤机的运行方向，同时根据脉
冲的个数可以推算出采煤机的运行位置，并 根据单位时间内的脉冲数计算出机组牵引速 度。
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接收装置安装在平巷的控制站，从动力电缆接收载
波信号进行调制与处理，就地显示采煤机位置速度 和工作状况。它输出1～5mA电流信号代表机组位置， 输出±5mA开关量信号代表机组运行方向。 载波信号：把普通信号加载到一定频率的高频信号 上，在没有加载普通信号的高频信号时，高频信号 的波幅是固定的，加载之后波幅就随着普通信号的 变化而变化（调幅）。 采煤机位置信号可进入监控系统分站，最终传至地 面中心站。接收装置由电源、输入电路、计算机、 输出电路组成。 输入电路将脉冲调制的载波信号还原为脉冲信号， 再经过双稳态电路整形，最后经光电耦合器进入计 算机接口。
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感应信号经IC放大，电压放大倍数 Av=RP1/R1=470/0.51≈1000。放大的电压信 号，再经V1、V2及C2构成的整流滤波电路，
将交流信号变为直流信号。 直流信号加在V5的基极，使之导通，继电器 KA吸合。V6为恒流电路，其基极电位由电位 器调整决定。当无磁场时，继电器断开，使 输出电流换向。 输出信号取自A、B两端即为恒流信号，若取 自继电器的另一个触点，即为触点信号。
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三、KGT9型开/停传感器的组成 KGT9型开/停传感器由检测线圈、放大检波、 信号变换及信号输出等环节组成，如图5-3所 示。
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传感器使用时固定在用电设备供电电缆外皮 上，检测出电缆内有无电流通过，即可鉴别 设备开/停状态。 一般机电设备系三相供电，利用传感器的电 感线圈贴近电缆中一相芯线，即可测得微弱 的磁感应信号，该信号经放大检波、信号变 换及信号输出等环节，将设备开/停信息传给 分站，再由分站传至地面。
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假设三极管的β =100，RP=200K，此时的
Ib=6v/(200k+100k)=0.02mA，Ic=β Ib=2mA ，Ic=β Ib，三极管处于“放大区”。
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假设RP=0，Rb=1k，此时，Ib=6v/1k=6mA， 按Ic=βIb计算，Ic应等于600mA，而实际上， 由于图中300欧姆限流电阻（Rc）的存在，实 际上Ic=(6v/300)≈20mA，此时，Ic≠βIb，而且， Ic不再受Ib控制，即处于“饱和区”。 当RP和Rb大到一定程度，使Ube<死区电压(硅 管约0.5V，锗管约0.3）此时be结处于不导通 状态，Ib=0，则Ic=0，处于"截止区"。
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二、核子皮带秤 电子皮带秤部分机械机 构复杂，维护不方便， 因此，人们研制出利用 放射性原理的核子皮带 秤。该皮带秤检测装置 如 图 5-7 所 示 ， 只 需 将 检测框架套在皮带外即 可使用。
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由于采用这种非接触测量，不需要对原皮带 机改造，因而安装使用方便。
在放射箱内，铯137放射源释放出强度稳定的
组，从而引出大小相等但极性相反的两个电 压E2a、E2b。 在0～π间内，E2a、D1 导通； 在π-2π时间内，E2b 对D2为正向电压，D2导 通；
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三极管的电流放大作用
β 和 α 称为三极管的电流分配系数（电流放大系 数）。三个电流中，有一个电流发生变化，另外两 个电流也会随着按比例地变化。例如，基极电流的 变化量 ΔI b ＝ 10 μA ， β ＝ 50 ，根据 ΔI c ＝ βΔI b 的关系式，集电极电流的变化量 ΔI c ＝ 50×10 ＝ 500μA ，实现了电流放大。 硅管 β 为 40 ～ 150 ，锗管取 40 ～ 80 。
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二、产品性能 防爆形式：矿用本质安全型； 防爆标志：ExibI（150℃）； 使用环境温度：-5～+40℃； 输入电源：10～24VDC； 动作距离：不小于30mm，不大于70mm； 防护等级：IP54； 信号输出形式： I型：一组转换接点， II型：恒流-5mA/+5mA，III型：恒流0mA/5mA。
第四章 矿井生产系统工况状态参数检测
第一节 风门开停状态监测
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同时打开风门事故案例
唐山市开平区刘官屯煤矿“12.7”瓦斯煤尘爆炸事故 事故时间：2005年12月7日15时14分；
事故地点：位于1193（下）工作面切眼，死亡108人；
事故原因：回风下山风门打开风流短路，工作面瓦斯
积聚，回柱火花引爆瓦斯，煤尘参与爆炸。
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应变量ε 的变化线性地转换为电桥各臂应变 片阻值的变化，在有桥电压UF 的情况下，电 桥输出信号Ug为
Ug=k△UF/R （5-1）
皮带秤有效称量段L上的物料重为P，单位长
度上的物料重为Pe=P/L，若皮带速度为V，单 位时间内通过的物料重Qx=PV/L=PeV。
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由于用△R/R表示Pe的变化，即 △R/R∝Pe， 再将皮带速度v线性变换为电压UF作为电桥的 电源，即UF∝v，则Ug ∝Pv，那么它就可以
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显示箱置于司机操纵台，供司机随时观察料 位，控制箱就近安装。探测器安装时应将发 射面正对料面，发射的声柱要避开物料流和
料仓里的固定构件。
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第四节 煤炭运量检测 一、电子皮带秤 电子皮带秤由称量框架、荷重传感器、测速 器、仪表四部分组成。 胶带运输机有效称量段L的物料重P通至荷重 传感器上，传感器中弹性元件产生应变，其 应变量ε 与P成正比。弹性元件上贴有四片电 阻应变片，组成等臂电桥，如图5-6所示。
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第三节 煤仓贮煤位置检测 煤仓贮煤位置检测，采用超声波料位传感器。 超声波料位测量原理与回声测距原理相同， 装在料仓顶部的探测器不断发射固定频率的 超声波，经被测物料表面的反射，其反射回 波部分由探测器接收，根据超声波往返时间 即可换算出反射物料表面与探测器发射之间 的距离，料仓料位即可得知。
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四、KGKT—C10型开/停传感器电路原理 KGKT—C10型开/停传感器电路如图5-4所示， 图中L为检测线圈。当机电设备工作时，有电 流流过供电电缆，在其周围产生磁场，通过 电磁感应，在L上感应出电压信号。
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二极管的整流作用
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全波整流电路，可以看作是由两个半波整流 电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引 出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕
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该传感器适用各种类型交流驱动的用电设备。 在供电电流不小于10A的情况下，均可检测出 设备的开/停状态。
二、主要技术指标 供电电源：本安型（15VDC）； 最大工作电流:30mA； 使用环境：温度为-20～40℃，相对湿度<95%； 输出信号:恒流±5mA； 继电器触点信号防爆标志：Exib。
X射线，通过出口照射在皮带物料上。 物料对射线有吸收作用，因而穿透物料射线 的强度随物料厚度多少而变化，该射线被装 在皮带下的电离室吸收。 电离室产生的电离电流随射线强度而变化， 这样就完成了物料的称量。
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电离室是由处于不同电位的电极和限定在电
极之间的气体组成，通过收集因辐射在气体 中产生的电子或离子运动而产生的电讯号来 定量测量电离辐射的探测器。 当探测器受到射线照射时，射线与气体中的 分子作用，产生由一个电子和一个正离子组 成的离子对。 在电场作用下，电子和正离子就会分别被拉 向正负两极，并被收集。
徐矿集团张小楼井7.14事故主要原因是同时打开两道
风门时，由于人员受风门撞击死亡。
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KGE12系列矿用风门开关传感器是磁性驱动 的位置开关传感器，系矿用本质安全型产品 （图5-1）。
固定在门框上 固定在门扇上
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该产品可在煤矿井下有甲烷及煤尘爆炸危险 的环境中，安装在井下巷道的各级风门上， 用来监测风门的开闭状态，为通风管理提供
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KG1003型矿用超声料位计由控制箱、探测器 和显示箱组成，适用于连续检测井下各种物 料料仓的料位，同时也可适用于地面易爆环
境场合的料仓的料位检测。
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KG1003型矿用超声料位计主要技术指标： 探测器工作频率：18kHz； 探测器重复频率:2.5Hz； 测量距离：≤125m； 控制箱输入电压：127VAC； 显示箱显示:11个发光二极管显示料位百分数； 显示箱输出：1～5mA。
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测速系统采用光电测速仪，内部有一精密光 栅，每转输出1OOO个脉冲。乘法和积分运算 则都由单片机完成。单片机系统具有数码显
示、打微机核子皮带秤主要技术指标: 放射器：铯137； 源强：1.85×1O9～3.7×1O9Bq；（单位时间内污染 物的排放量 ） 射线泄露量：1m处低于国际居民安全标准5mSv/a （毫希 /年，普通人受到的累计辐射平均值为每年 2.4毫希沃特）； 精度：1%； 皮带宽度：300～1500mm； 输出：1～5mA； 显示：6位累计量显示，最大99999.9t。
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输出信号传输距离:≥2km；
外形尺寸：138mm×52mm×31mm； 触发磁钢材质:氧化物磁钢； 触发磁钢特点：抗老化、抗杂散磁场、全密
封； 开关组件及触发磁钢两侧各有2个安装孔，用 来精确调整开关组件和触发磁钢的距离。